壓階傳輸技術(shù)驅(qū)動全彩LED燈的設(shè)計

引言

近幾年，LED作為裝飾燈，迅速蔓延城市各個角落，成為城市的生活的一個亮點(diǎn)。最初，LED裝飾燈只是簡單的顏色切換或者是閃爍，視覺上沒有太多的沖擊。隨著LED全彩驅(qū)動IC涌現(xiàn)，市場競爭相當(dāng)?shù)募ち?，但總體上的發(fā)展趨勢來說，LED全彩驅(qū)動IC逐漸改為單總線驅(qū)動，因?yàn)閱慰偩€驅(qū)動IC更加智能，可靠穩(wěn)定性增強(qiáng)，工程應(yīng)用更加簡便，同時還能節(jié)省線材成本，如CYT3015、CYT3005、CYT3006、CYT3020等等。LED全彩單總線信號驅(qū)動IC在工程應(yīng)用上給工程設(shè)計人員帶來了更多的信心。壓階傳輸技術(shù)應(yīng)用在單線傳輸技術(shù)基礎(chǔ)上，就顯得格外的簡便，下面我們就以LED全彩單總線驅(qū)動IC—CYT3015為驅(qū)動芯片，來介紹壓階傳輸技術(shù)在LED點(diǎn)彩技術(shù)的應(yīng)用。

1. 壓階的概念及壓階傳輸?shù)漠a(chǎn)生背景

說了這么久，很多人或許有個疑問，那就是到底什么叫壓階呢？其實(shí)壓階就是在兩點(diǎn)之間，不同電勢的電勢線按照從大到小或從小到大的規(guī)律排布，前一級電路和后一級電路不工作在一個電勢上，沒有共同參考地，前一級的電勢與后一級的電勢差就為一個壓階（臺階），由于一端到另一端的電勢就像階梯一樣，所以我們稱這種梯式電勢為壓階?；蛟S梯式電勢大家一點(diǎn)都不陌生，壓階只是一個新名詞而已，那么壓階傳輸技術(shù)又如何會應(yīng)用到LED點(diǎn)彩傳輸技術(shù)？現(xiàn)在市面上出現(xiàn)的全彩LED驅(qū)動IC，輸出端口有3端口，4端口，9端口，16端口等等，驅(qū)動信號有單線，雙線，四線，信號由前一級往后一級傳輸，這種傳輸方式，至少需要三根線（單線傳輸方式，只需要電源線，地線及信號線三根），供電電壓比較低，主要有5V，12V，24V，每個驅(qū)動IC的電流都會匯集到電源線上，像支流的水流到干流一樣，電源線要承受很大的電流，一般都是幾安培以上的電流，電源線要比較粗才能承受得起，現(xiàn)在樓宇，橋梁的裝飾基本都是這樣的傳輸方式。而如圣誕燈這樣精美的裝飾品，做LED點(diǎn)彩顯示裝飾，用比較粗而且比較多的線繞起來就顯得不那么美觀了，壓階傳輸技術(shù)就此應(yīng)蘊(yùn)而生，它采用高電壓低電流，在LED全彩單總線驅(qū)動IC驅(qū)動的基礎(chǔ)上，只需要兩根很細(xì)小的線級聯(lián)燈點(diǎn)，就可以顯示多姿彩的視頻效果。

2. LED全彩單信號驅(qū)動IC傳輸技術(shù)

壓階傳輸技術(shù)應(yīng)用在單總線驅(qū)動IC上的設(shè)計更簡便，穩(wěn)定性更好，可靠性更強(qiáng)，那么這些優(yōu)勢在單總線驅(qū)動IC上是如何體現(xiàn)的呢？我們拿CYT3005來舉例說明，這是一顆單線三端口LED全彩恒流驅(qū)動IC，相對兩線，四線信號線來說，兩線、四線信號線驅(qū)動IC，信號傳輸會受到更多的干擾，不定因素相對增多，并且線材也多，會增加一些成本。CYT3005是單線驅(qū)動傳輸IC，信號傳輸采用了具有特殊性能的曼徹斯特編碼。 曼徹斯特編碼是串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N重要的編碼方式，曼徹斯特編碼最大的優(yōu)點(diǎn)是：數(shù)據(jù)和同步時鐘統(tǒng)一編碼，曼碼中含有豐富的時鐘信號，直流分量基本為零，接收器能夠較容易恢復(fù)同步時鐘，并同步解調(diào)出數(shù)據(jù)，具有很好的抗干擾性能，這使它更適合于信道傳輸。在曼徹斯特編碼中，將一位時間一分為二，位時間內(nèi)發(fā)生低電平到高電平的變化表示‘0’；高電平到低電平的變化表示‘1’；由于跳變都發(fā)生在每一個碼元的中間，接收端可以方便地利用它作為位同步時鐘，因此，這種編碼也稱為自同步編碼。這樣單信號線傳輸穩(wěn)定性，可靠性會有更好的保證。下面我們來看看，LED全彩單線驅(qū)動芯片CYT3005的傳輸設(shè)計圖，如圖一所示。

圖一 CYT3005單線傳輸驅(qū)動全彩LED燈

根據(jù)CYT3005單線傳輸驅(qū)動全彩LED燈設(shè)計圖，我們可以看出，單總線傳輸設(shè)計上顯得很簡單，這也是工程上最需要的傳輸方式。

3. 壓階傳輸技術(shù)的應(yīng)用

壓階傳輸，前面已經(jīng)提到過了，它是一種高電壓低電流的傳輸方式，數(shù)據(jù)和供電都是工作在一個個臺階（壓階）上。那么怎么樣才能將LED全彩驅(qū)動IC從低壓大電流的方式轉(zhuǎn)換到高壓低電流的壓階傳輸方式？我們就在CYT3005單總線傳輸?shù)幕A(chǔ)上，進(jìn)行壓階傳輸設(shè)計，如圖二所示。

圖二 壓階傳輸技術(shù)在LED點(diǎn)彩的應(yīng)用

圖二所示就是壓階傳輸技術(shù)在LED點(diǎn)彩技術(shù)上的典型應(yīng)用，梯式電壓的形成主要是因?yàn)榇釉O(shè)計的。高壓市電在穩(wěn)壓管或二極管順向自然形成工作電壓，高壓幾百伏電壓在串聯(lián)燈點(diǎn)形成階梯的壓階電勢和總線傳輸。驅(qū)動IC供電VCC端接到順勢高電位，GND地端接到順勢低電位。雖然說芯片并沒有一個真正的GND，但芯片以GND端電勢作為芯片的工作的基準(zhǔn)電勢，維持芯片正常工作的電勢差還是正常存在的，即使GND端的電勢變動了，有新的基準(zhǔn)，穩(wěn)壓管兩端的電壓不變，即壓差不變，芯片一樣能穩(wěn)定正常工作。且不需要濾波。

在此電路中，芯片供電利用壓差，電勢一級級的往下降，形成了梯式壓降，故而稱壓階傳輸。其實(shí)，信號傳輸也利用了壓階傳輸?shù)姆绞?，芯片與芯片之間的信號線串接了壓階管，這樣做的目的是經(jīng)過每一級后，降低一階信號電勢，使該級芯片的信號與地之間的電勢差保持正常工作的一個差值，否則，會因?yàn)橄鄬﹄妱葸^大而燒毀芯片。我們可以注意到這個電路只要兩條線，一條供電，一條信號傳輸，供電的線是串行的，所以總線上的電流比較小，用較細(xì)的線就行了。電路的末端，用了一個CYT1A50，它可以使整個線路恒流。另一方面，由于它的端口耐壓也比較高，可以將電路上多余的壓降壓在這顆芯片上。

最終，只要按圖三所示，給整個電路供上高壓電，控制器系統(tǒng)供上電，同時編輯好播放效果，輸出，燈串顯示的效果將給你帶來一種心靈上無法想象的震撼驚奇，視覺上如同沖浪一樣的刺激與享受。

在壓階傳輸技術(shù)中，電源的恒壓值有一點(diǎn)的小波動，穩(wěn)壓管兩端的電壓即電勢差并不會改變，波動的電壓其實(shí)壓在了CYT1A50的端口上，如果在它的端口耐壓范圍內(nèi)，電路還是會正常工作的。這給追求穩(wěn)定可靠的工程人員來說，無疑多了幾分自信。

圖三 應(yīng)用原理圖

4. 壓階傳輸技術(shù)應(yīng)用的前景

這是世界上唯一一款，不需要濾波，周邊0器件LED恒流驅(qū)動IC。

在如今，用LED點(diǎn)彩技術(shù)相當(dāng)成熟，但是低壓大電流的供電方式，給很多的工程施工帶來了困擾。壓階傳輸技術(shù)獨(dú)辟蹊徑，開辟了一種新的傳輸方式，解決了總線大電流的問題，供很小的電流就足以保持正常工作。隨著LED全彩驅(qū)動IC的集成度增強(qiáng)，智能性更高，IC將會嵌入到LED燈里進(jìn)行應(yīng)用，那樣利用壓階傳輸技術(shù)，制作工藝步驟會更簡便，材料會更少，成本降低，可靠性更有保障。它在裝飾燈的應(yīng)用領(lǐng)域是非常廣闊的，如圣誕樹裝飾燈，酒吧，歌舞廳，辦公大樓，橋梁等等，我們有理由相信，迎接它的將會是一個美好的明天……

5. 結(jié)束語

在LED技術(shù)迅速發(fā)展的浪潮下，LED點(diǎn)彩技術(shù)也得到了前所未有的突破與發(fā)展，不斷替代霓虹燈及一些控制簡單的LED顯示技術(shù)，而作為一些領(lǐng)域如圣誕樹裝飾燈卻很難精妙地利用LED點(diǎn)彩顯示技術(shù)，本文就借此闡述了壓階傳輸技術(shù)的產(chǎn)生環(huán)境，應(yīng)用原理，前景與意義，希望這個行業(yè)有更大的突破。